DE3633215A1 - Containers for storing pressurised gas - have electro:polished inner surfaces to avoid desorption processes - Google Patents

Containers for storing pressurised gas - have electro:polished inner surfaces to avoid desorption processes

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Abstract

Pressurised gas containers are produced with smooth inner surfaces by electropolishing followed by peening with steel gravel of particle size max. 1mm dia. USE/ADVANTAGE - For pressurised gas flasks and pressure variable adsorption containers. By ensuring smooth, clean inner surfaces, adsorption and desorption reactions are avoided which makes the evacuation of the container prior to filling very difficult and can lead to stress corrosion cracking.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Druckgasbehälters sowie einen Druckgasbehälter mit einer hochglatten Innenoberfläche.The invention relates to a method for producing a Pressurized gas container and a pressurized gas container with a highly smooth inner surface.

Druckgasbehälter, die zur Speicherung von Gasen bei überatmosphärischem Druck dienen, sollen glatte Innenoberflächen aufweisen, da eine große Rauhigkeit der Innenoberfläche Adsorptionsvorgänge begünstigt und die Bildung von Korrosionsnarben fördert, die ihrerseits wiederum die Emission von ungewünschten Partikeln fördert. Adsorption führt dazu, daß bestimmte Komponenten eines in dem Druckgasbehälter befindlichen Gasgemisches, insbesondere Spurenbestandteile, (z.B. CO in einem Gemisch mit N2) druckabhängig adsorbiert werden, so daß ein Gas mit konstanter Zusammensetzung nicht entnommen werden kann. Die Adsorptions- und Desorptionsvorgänge erschweren auch das Evakuieren des Druckgasbehälters vor dem Befüllen mit Reinstgasen. Wenn die Rauhigkeit in Form von Riefen quer zur auftretenden Hauptspannungsrichtung vorliegt, können Spannungsrisse auftreten, insbesondere wenn der Druckgasbehälter ein spannungsrißkorrosions-begünstigendes Gas, z.B. Wasserstoff, enthält. Pressurized gas containers, which are used to store gases at superatmospheric pressure, should have smooth inner surfaces, since a large roughness on the inner surface favors adsorption processes and promotes the formation of corrosion scars, which in turn promotes the emission of undesired particles. Adsorption leads to certain components of a gas mixture in the pressure gas container, in particular trace constituents (for example CO in a mixture with N 2 ), being adsorbed as a function of pressure, so that a gas with a constant composition cannot be removed. The adsorption and desorption processes also make it difficult to evacuate the compressed gas container before filling it with high-purity gases. If the roughness is in the form of grooves transverse to the main stress direction, stress cracks can occur, especially if the compressed gas container contains a gas that promotes stress corrosion cracking, for example hydrogen.

Zunderauflagen (Fe3O4), wie sie bei unbehandelten Oberflächen auftreten, emittieren bei Druckänderungen oder bei mechanischen äußeren Einflüssen Partikel, die mit dem Gas aus dem Behälter ausgetragen werden und die Reinheit des entnommenen Gases beeinträchtigen.Scale deposits (Fe 3 O 4 ), such as those that occur on untreated surfaces, emit particles when pressure changes or mechanical external influences, which are carried out of the container with the gas and impair the purity of the gas removed.

Korrosionsnarben treten auf, wenn Fremdkörpereinschlüsse in der Innenoberfläche infolge lokaler Patentialdifferenzen zu ungleichmäßiger Korrosion führen.Corrosion scars occur when foreign body inclusions in the inner surface due to local Patential differences lead to uneven corrosion.

Um diese Nachteile zu vermeiden, wird die Innenoberfläche derartiger Druckgasbehälter durch Stahlkiesstrahlen geglättet und gereinigt oder es wird vorzugsweise AlMgSil als Behältermaterial eingesetzt. Allerdings sind hierbei die Behälterkosten deutlich höher als bei Stahlbehältern. Außerdem läßt sich die Bildung der erwähnten Korrosionsnarben auch mit diesen Maßnahmen nicht gänzlich verhindern.To avoid these disadvantages, the inner surface such pressurized gas container by steel gravel blasting smoothed and cleaned or it is preferably AlMgSil used as container material. However, here are the container costs are significantly higher than for steel containers. In addition, the formation of those mentioned Even with these measures, corrosion scars are not entirely prevent.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, das auf kostengünstige Weise die Herstellung eines Druckgasbehälters mit sehr glatten und sauberen Innenoberflächen ermöglicht.The invention is therefore based on the object To develop processes of the type mentioned at the outset the manufacture of a Pressurized gas container with very smooth and clean Allows inner surfaces.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Innenoberfläche des Druckgasbehälters durch Elektropolieren geglättet wird.This object is achieved in that the Inner surface of the gas cylinder through Electropolishing is smoothed.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Druckgasbehälter mit der Anode einer Gleichstromquelle verbunden und mit eineme Elektrolyt gefüllt. Unter der Einwirkung der äußeren Gleichstromquelle sowie des Elektrolyten wird bei dem an sich bekannten Elektropolier-Verfahren von der inneren Oberfläche des Behälters Werkstoff abgetragen. Der Abtrag erfolgt frei von mechanischen Belastungen und unter einebnenden Bedingungen, wobei einerseits eine Glättung der Oberfläche im Mikrobereich und andererseits eine Feinentgratung im Makrobereich auftritt.In the method according to the invention, the Pressurized gas container with the anode of a direct current source connected and filled with an electrolyte. Under the Effect of the external direct current source and the  Electrolyte is used in the known Electropolishing process from the inner surface of the Container material removed. The deduction is free of mechanical loads and under leveling Conditions, on the one hand smoothing the surface in the micro range and on the other hand fine deburring in the Macro area occurs.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, mit geringem Aufwand Druckgasbehälter mit hochpolierten Innenflächen und hoher Korrosionsbeständigkeit herzustellen. Dadurch lassen sich Adsorptionsvorgänge an der Innenoberfläche, Partikelemissionen und die Bildung von Korrosionsnarben mit den damit verbundenen, oben beschriebenen Nachteilen nahezu vollständig unterdrücken. Dadurch ist es möglich, Gase oder Gasgemische in höchstreiner Form zu speichern und aus dem Gasdruckbehälter in konstanter Zusammensetzung abzugeben. Außerdem wird die Evakuierfähigkeit des Gasdruckbehälters verbessert.The method according to the invention makes it possible with little Effort compressed gas tank with highly polished inner surfaces and high corrosion resistance. Thereby can adsorption processes on the inner surface, Particle emissions and the formation of corrosion scars with the associated disadvantages described above suppress almost completely. This makes it possible Store gases or gas mixtures in ultra-pure form and from the gas pressure vessel in constant composition to deliver. In addition, the evacuation ability of the Gas pressure tank improved.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Innenoberfläche nach dem Elektropolieren stahlkiesgestrahlt.In a preferred development of the invention The inner surface after the process Electropolishing shot blasted with steel.

Durch das Stahlkiesstrahlen wird die elektropolierte Oberfläche verdichtet, d.h. sie erhält eine Druckvorspannung, die bei einer Beanspruchung des Behälters, zum Beispiel bei Lastwechsel, die Zugspannungen verringert, die die Spannungsrißkorrosion begünstigen. Das Spannungsrißkorrosionspotential wird dadurch verringert. The shot peening is electropolished Surface compacted, i.e. she gets one Compressive preload that occurs when the Container, for example during load changes, the tensile stresses reduced, which favor stress corrosion cracking. The This reduces stress corrosion cracking potential.  

Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird für das Elektropolieren ein geeigneter Elektrolyt verwendet.In a preferred development of the invention The process becomes more suitable for electropolishing Electrolyte used.

Die Zusammensetzung des Elektrolyts richtet sich nach dem zu polierenden Material. Üblicherweise enthalten die Elektrolyte Phosphor-, Schwefel-, Chromsäure oder Gemische hiervon.The composition of the electrolyte depends on the material to be polished. Usually contain the Electrolytes phosphoric, sulfuric, chromic acid or mixtures of this.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Stahlkiesstrahlen mit einer Partikelgröße von 1 mm Durchmesser durchgeführt. Die Korngröße richtet sich unter anderem nach der Oberflächenhärte. Beispielsweise werden Granulate verwendet.In a further embodiment of the invention The process is shot blasting with a steel Particle size of 1 mm diameter carried out. The Grain size depends, among other things, on the Surface hardness. For example, granules used.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Elektropolieren über einen Zeitraum von 10 bis 300 min., vorzugsweise 10 bis 100 min., durchgeführt. Die Dauer richtet sich nach der Stromstärke und dem gewünschten Abtrag.In a further advantageous embodiment of the The inventive method is electropolishing over a period of 10 to 300 minutes, preferably 10 to 100 min. The duration depends on the Current and the desired removal.

Ein erfindungsgemäßer Druckgasbehälter mit einer hochglatten lnnenoberfläche ist dadurch gekennzeichnet, daß die lnnenoberfläche durch Elektropolieren geglättet ist.A pressurized gas container according to the invention with a highly smooth inner surface is characterized by that the inner surface is smoothed by electropolishing is.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Druckgasbehälters ist die Innenoberfläche weitgehend der idealen geometrischen Oberfläche angenähert.In a preferred development of the invention Pressurized gas container, the inner surface is largely the ideal geometric surface approximated.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes besteht die Behälterwand aus Metall. In a preferred development of the Subject of the invention, the container wall is made of metal.  

Bei bevorzugten Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ist der Druckgasbehälter eine Druckgasflasche, ein Druckwechseladsorberbehälter oder ein als ortsfester Druckwechseladsorptionsbehälter dienender Druckbehälter.In preferred configurations of the subject matter of the invention the compressed gas container is a compressed gas bottle, a Pressure swing adsorber container or a stationary one Pressure swing adsorption tank serving pressure tank.

Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention and further details of the invention are shown using a schematic Embodiment explained in more detail.

Hierbei zeigt die Figur ein Schaltbild für das Elektropolieren einer Druckgasflasche. Eine Druckgasflasche 1 ist in liegender Position angeordnet. Die Druckgasflasche 1 wird mittels eines Motors 2 und eines mit diesem verbundenen Mitnehmerrades 3 um ihre Längsachse gedreht. Die Druckgasflasche besteht aus Metall. Sie ist mit der Anode einer Gleichstromspannungsquelle 4 verbunden. Die Druckgasflasche ist bis in Höhe des Flaschenhalses mit einem Elektrolyt 5 gefüllt. Im Elektrolytbad ist mit Abstand zur Innenwand der Druckgasflasche 1 ein der Wandform angepaßter elektrischer Leiter angeordnet, der mit der Katode der Spannungsquelle 4 verbunden ist. Durch den Flaschenhals ist außerdem ein Zuführungsrohr 6 für Elektrolytlösung vorgesehen. Verbrauchter Elektrolyt gelangt durch den Flaschenhals in ein unter der Flaschenöffnung stehendes Vorratsgefäß 7 und wird von dort mittels einer Pumpe 8 dem Rohr 6 zugeführt.The figure shows a circuit diagram for the electropolishing of a compressed gas bottle. A compressed gas bottle 1 is arranged in a lying position. The compressed gas bottle 1 is rotated about its longitudinal axis by means of a motor 2 and a driving wheel 3 connected to it. The compressed gas bottle is made of metal. It is connected to the anode of a DC voltage source 4 . The compressed gas bottle is filled with an electrolyte 5 up to the level of the bottle neck. An electrical conductor which is adapted to the wall shape and is connected to the cathode of the voltage source 4 is arranged in the electrolyte bath at a distance from the inner wall of the compressed gas bottle 1 . A bottle 6 for electrolyte solution is also provided through the bottle neck. Used electrolyte passes through the bottle neck into a storage vessel 7 located under the bottle opening and is fed from there to the tube 6 by means of a pump 8 .

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung eines Druckgasbehälters, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenoberfläche des Druckgasbehälters durch Elektropolieren geglättet wird.1. A method for producing a pressurized gas container, characterized in that the inner surface of the pressurized gas container is smoothed by electropolishing. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenoberfläche nach dem Elektropolieren stahlkiesgestrahlt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that that the inner surface after electropolishing is shot blasted. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für das Elektropolieren ein geeigneter Elektrolyt verwendet wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized characterized in that for electropolishing suitable electrolyte is used. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahlkiesstrahlen mit einer Partikelgröße von 1 mm Durchmesser durchgeführt wird.4. The method according to claim 2 or 3, characterized characterized in that the steel gravel blasting with a Particle size of 1 mm diameter carried out becomes. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektropolieren über einen Zeitraum von 10 bis 300 min. durchgeführt wird. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the electropolishing over a Period from 10 to 300 min. is carried out.   6. Druckgasbehälter mit einer hochglatten Innenoberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenoberfläche durch Elektropolieren geglättet ist.6. Pressurized gas container with a highly smooth Inner surface, characterized in that the Inner surface is smoothed by electropolishing. 7. Druckgasbehälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenoberfläche weitgehend der idealen geometrischen Oberfläche angenähert ist.7. Pressurized gas container according to claim 6, characterized characterized that the inner surface largely approximates the ideal geometric surface. 8. Druckgasbehälter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälterwand aus Metall besteht.8. Pressurized gas container according to claim 6 or 7, characterized characterized in that the container wall made of metal consists. 9. Druckgasbehälter nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckgasbehälter eine Druckgasflasche ist.9. Pressurized gas container according to one of claims 6 to 8, characterized in that the compressed gas container is a pressurized gas bottle. 10. Druckgasbehälter nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckgasbehälter ein Druckwechseladsorberbehälter ist.10. Pressurized gas container according to one of claims 6 to 8, characterized in that the pressurized gas container Pressure swing adsorber tank is. 11. Druckgasbehälter nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckgasbehälter ein Druckbehälter ist, der als ortsfester Druckwechseladsorptionsbehälter dient.11. Pressurized gas container according to one of claims 6 to 8, characterized in that the pressurized gas container Pressure vessel is the one that is more stationary Pressure swing adsorption container is used.
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